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BIOL BIOLOGIA OGIA OGIA OGIA OGIA
AMBIENT AMBIENT AMBIENT
AMBIENT AMBIENTALE ALE ALE ALE ALE
Centro Italiano Studi di Biologia Ambientale
ISSN 1129-504X Volume 22 Numero 2 Dicembre 2008
Tipografia NUOVA FUTURGRAF, Via Soglia 1, REGGIO EMILIA
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PROPRIETÀ: Gian Luigi Rossi, Presidente del C.I.S.B.A.
DIRETTORERESPONSABILE: Rossella Azzoni REDAZIONE:
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Pubblicazione del C.I.S.B.A., vol. 22, n. 2/2008
Autorizzazione del Tribunale di Reggio Emilia n. 837 del 14 maggio 1993
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Volume 22Numero 2Dicembre 2008 SOMMARIO3 19
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47 LAVORI ORIGINALI
INFORMAZIONE & DOCUMENTAZIONE
NARDINI A., SANSONI G., SCHIPANI I., CONTE G., GOLTARA G., BOZ B., BIZZI S., POLAZZO A., MONACI M. - Problemi e limiti della Direttiva Quadro sulle Acque. Una proposta integrativa: FLEA (FLuvial Ecosystem Assessment) AMORI G., REICHEGGER D., IERADI L.A., ZERUNIAN S., CRISTALDI M.- I micromammiferi
del Parco Nazionale del Circeo. I. Analisi faunistica
IERADI L.A., FIACCO S., ANNESI F., ZERUNIAN S., CRISTALDI M. - I micromammiferi del Parco Nazionale del Circeo. II. Studio di fattibilità per il monitoraggio genotossico
FORNERIS G., MERATI F., PASCALE M., PEROSINO G.C. - Confronto tra i metodi di determinazione dello stato delle comunità ittiche proposti in Italia (bacino del Serchio, Provincia di Lucca)
BONADONNA L., CATALDO C., SEMPRONI M. - Determinazione di Escherichia coli in acque sotterranee con un metodo rapido automatizzato
GUILIZZONI P., GERLI S. - La paleolimnologia: una scienza al confine tra geologia e paleontologia
MANCA M., VISCONTI A., DE BERNARDI R. - Lo zooplancton del Lago Maggiore nel quinquennio 2003-2007: tendenze evolutive ed eccezioni alla luce dei cambiamenti globali
CARRADORI R. - Biologia e gestione delle specie problematiche: il cinghiale
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Foto di copertina Foto di copertina Foto di copertina Foto di copertina
Foto di copertina Diversità ambientale nel tratto planiziale del Fiume Magra, a Sarzana (SP).
(foto G. Sansoni, 2006)
In terza di copertina:
nuove norme
per gli autori
Biologia Ambientale, 22 (2): 3-18, 2008
Problemi e limiti della Direttiva Quadro sulle Acque.
Una proposta integrativa: FLEA (FLuvial Ecosystem Assessment)
Andrea Nardini, Giuseppe Sansoni, Ileana Schipani*, Giulio Conte, Andrea Goltara, Bruno Boz, Simone Bizzi, Anna Polazzo, Marco Monaci
CIRF – Centro Italiano per la Riqualificazione Fluviale. Viale Garibaldi, 44A – 30173 Mestre (VE); www.cirf.org
* Referente per la corrispondenza: i.schipani@cirf.org
Pervenuto il 7.3.2008; accettato il 12.9.2008 Riassunto
La Direttiva Quadro Europea sulle acque 2000/60/CE, anche nota come WFD (Water Framework Directive), pone per i corsi d’acqua obiettivi strategici molto chiari e importanti: impedire il deterioramento degli ecosistemi acquatici e portarli allo stato ecologico buono entro il 2015. Tuttavia, contiene in sé alcuni limiti che rischiano di pregiudicare in partenza il raggiungimento di tali obiettivi. L’ostacolo principale risiede nei criteri stessi di classificazione dello stato ecologico, che relegano gli elementi idromorfologici ad un ruolo molto marginale e fondano il giudizio sul caso peggiore. Ne deriva una classificazione che può non corrispondere alle effettive condizioni ecologiche e che, paradossalmente, essendo insensibile alle alterazioni morfologiche, non costituisce un disincentivo all’artificializzazione dei corsi d’acqua, sebbene quest’ultima rappresenti una delle principali minacce agli ecosistemi d’acqua corrente. L’insufficiente integrazione tra elementi biologici, fisico-chimici e idromorfologici costituisce inoltre un ostacolo all’integrazione tra politiche comunita- rie, in particolare tra WFD e Direttiva Alluvioni, con il rischio che, da un lato, la prosecuzione dei classici interventi di difesa dalle inondazioni tramite opere idrauliche comprometta il raggiungimento degli obiettivi della WFD e, dall’altro lato, si perdano opportunità di ridurre il rischio idraulico proprio attraverso un miglioramento idromorfologico dei corsi d’acqua. Come contributo al superamento di tali limiti, viene proposto uno schema di valutazione integrata dello stato ecologico (FLEA: FLuvial Ecosystem Assessment) che include a pieno titolo anche gli elementi di qualità idromorfologica. Rispetto al sistema di classificazione della WFD, lo schema FLEA –strutturato in un albero dei valori– prevede: (a) alcuni attributi supplementari, legati in particolare alla componente geomorfologica; (b) l’abbandono, nell’aggregazione degli attributi finalizzata alla valutazione globale, del criterio caso peggiore, sostituito dal criterio di compensabilità; (c) una valutazione parziale (sempre in cinque classi), da affiancare alla globale, per ciascuno degli elementi di qualità (biologici, fisico-chimici, idromorfologici) con i loro sottoattributi. L’approccio della funzione di valore assicura la coerenza interna di ogni aggregazione. Vengono, infine, avanzate alcune note critiche all’implementazione della WFD in Italia, relative ai metodi di classificazione e monitoraggio degli elementi idromorfologici e dello stato della fauna ittica.
PAROLECHIAVE: Direttiva 2000/60/CE / classificazione dello stato ecologico / valutazione integrata / elementi di qualità idromorfologica / FLEA / integrazione tra politiche comunitarie
Water Framework Directive: problems and limits. An integrative proposal: FLEA (FLuvial Ecosystem Assessment)
The Water Framework Directive 2000/60/EC (WFD) sets out strategic and well-defined objectives: preventing further deterioration of aquatic ecosystems and achieving good ecological status within 2015. However, the WFD reveals some limits that may jeopardize the achievement of such goals. The main obstacle lies in the classification system for the assessment of the ecological status, which is not sufficiently integrated, relegating the hydromorphological elements to a very marginal role, and adopts the worst case (One Out - All Out) criterion to aggregate the multiple attributes involved. As a consequence, such a classification system may not correspond to the actual ecological status; additionally, being insensitive to hydromorphological alterations, paradoxically it does not contribute to reducing the pace of artificialization of water bodies, although the latter is one of the key threats for rivers. The insufficient integration of biological, physico-chemical and hydromorphological elements hinders, furthermore, the integration of EU policies, namely WFD and Floods Directive, with the risk, on the one hand, of a widespread diffusion of traditional hydraulic works for the sake of flood protection –which would prevent the attainment of WFD objectives– and, on the other hand, the risk of missing a relevant opportunity of reducing flood risk exactly through an improvement of hydromorphological conditions. With the aim of giving a contribution to overcome such limits, we propose a scheme for the integrated assessment of the ecological status (named FLEA: FLuvial Ecosystem Assessment) which fully includes also the hydromorphological elements. Compared with the WFD classification system, FLEA –structured according to a value tree– includes: (a) some additional attributes, linked in particular to the geomorphological component; (b) the adoption, in the aggregation of attributes aiming at a global evaluation, of a compensability criterion instead of the worst case one; (c) a partial evaluation (still in five classes) to accompany the global one, for each one of the quality elements (biological, physico-chemical, hydromorphological) with their sub-attributes. The Value Function approach ensures the internal coherence of each aggregation. Finally, some critical notes are proposed concerning the implementation of the WFD in Italy with regard to the monitoring and classification methods for the hydromorphological elements and the status of the fish fauna.
KEYWORDS: Water Framework Directive (2000/60/EC) / ecological status classification system / integrated assessment / hydromorpholo- gical quality elements / FLEA / Environmental policy integration in Europe
NARDINI et al. - Limiti della WFD: la proposta FLEA 4
INTRODUZIONE
La Direttiva Quadro Europea sulle Acque 2000/60/
CE (Water Framework Directive, nel seguito WFD), adottando il concetto di stato ecologico, presuppone una visione di ecosistema prima ancora di affrontare il tema degli usi dell’acqua. Coerentemente con i principi dello sviluppo sostenibile, introduce nella gestione delle acque importanti concetti quali: la ricerca di un equili- brio tra consumi e disponibilità, il bacino (o il “distret- to”) idrografico come unità territoriale delle politiche idriche, il principio “chi inquina o usa, paga”, la parte- cipazione pubblica nei processi decisionali.
Tra gli aspetti più innovativi vi sono: l’introduzione del concetto di tipologia di corpo idrico come unità di applicazione, caratterizzato da condizioni di riferimen- to specifiche; il rilievo attribuito agli elementi di qualità biologici e l’introduzione di quelli idromorfologici, cor- relati alle alterazioni morfologiche del sistema fluviale e/o del regime idrologico.
Nonostante l’impostazione avanzata della WFD, il sistema di classificazione dello stato ecologico contie- ne alcuni seri limiti. In questo articolo si presentano tre argomenti di riflessione, focalizzando l’attenzione sugli elementi idromorfologici:
– analisi dei limiti del sistema di classificazione della – implementazione della metodologia FLEA (FLuvialWFD;
Ecosystem Assessment: CIRF, 2006), sviluppata dal Centro Italiano per la Riqualificazione Fluviale (CIRF);
– ruolo del sistema di classificazione nell’armonizza- zione delle diverse politiche comunitarie di settore (in particolare WFD e Flood Directive).
PROBLEMI E LIMITI DEL
SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE WFD
Buone condizioni idromorfologiche in un corso d’acqua assicurano lo svolgimento di processi quali il trasporto solido, la dissipazione dell’energia della cor- rente, il mantenimento e il rinnovamento delle forme fluviali, gli scambi di acqua, materia ed energia con la piana inondabile e con la zona iporreica. Tali processi sono di importanza fondamentale per il mantenimento delle comunità biotiche e di elevati livelli di biodiversi- tà (NAIMAN et al., 1993; WARD et al., 2001; KERN et al., 2002); l’interesse del loro rilievo nella valutazione dello stato degli ecosistemi è riconosciuto da tempo (SEPA, 1998; EA, 1998; EPSRC, 2001; BfG, 2002).
Diversi autori, inoltre, hanno evidenziato i rapporti coevolutivi tra condizioni idromorfologiche, processi fluviali e stadi evolutivi della vegetazione alveale e riparia (GURNELL e PETTS, 2002 e 2006; GURNELL et al., 2005 e 2006; EMERY et al., 2004; GOODSON et al., 2003).
Le condizioni idromorfologiche (in seguito indicate
come CI) meritano perciò d’essere considerate, al pari di quelle biologiche e fisico-chimiche, nella classifica- zione dello stato ecologico; oggi, infatti, molti autori riconoscono ad esse un’importanza ben maggiore che in in passato (AMOROS e PETTS, 1993; KERN et al., 2002; THOMSON et al., 2001; ROSGEN, 1996; SEAR et al., 2003; DOWNS, 2001; DOWNS e GREGORY, 2004;
KONDOLF e PIÉGAY, 2003; WALKER et al., 2002). Inol- tre, da un punto di vista etico-filosofico, si può soste- nere che le CI meritino attenzione anche di per sé, per un valore di esistenza e filantropico (consegnare alle generazioni future ecosistemi integri).
Nella WFD, tuttavia, le CI sono considerate solo marginalmente. Esse, infatti, entrano solo nella classi- ficazione dello stato ecologico elevato (WFD, All. V, par. 1.2); l’attribuzione alle altre classi di stato (o potenziale) ecologico è invece effettuata utilizzando solo gli elementi di qualità biologici e fisico-chimici (per la classe buono) o solo quelli biologici (per le classi sufficiente, scarso e cattivo).
Anche la vegetazione riparia, che svolge di fatto un ruolo chiave negli ecosistemi fluviali, è ridotta ad un ruolo marginale: la WFD non la riconosce come ele- mento di qualità biologica, relegandola (sotto la dizione
“struttura della zona ripariale”) tra le condizioni morfo- logiche “a sostegno degli elementi biologici” (WFD, All. V, par. 1.1.1) e, in quanto tale, da considerare nel solo stato ecologico elevato.
La conseguenza che si intende sottolineare è che, di fatto, se si escludono i corsi d’acqua attualmente in stato ecologico elevato, questo sistema di classifica- zione rischia di essere insensibile alle alterazioni idro- morfologiche (Fig. 1) e comporta, paradossalmente, il rischio di non raggiungere un obiettivo fondamentale della WFD: impedire un ulteriore deterioramento, pro- teggere e migliorare lo stato degli ecosistemi (WFD, art. 1).
Per comprendere la nostra argomentazione è utile innanzi tutto ricordare che la WFD (All. V, 1.4.2.i) ha scelto come criterio di aggregazione dei diversi attri- buti biologici e fisico-chimici (per stati ecologici infe- riori all’elevato) quello definibile One Out-All Out (OO-AO) o del caso peggiore: in altre parole, non si ammette compensazione tra il miglioramento di alcu- ni attributi e il peggioramento di altri, ma è l’attributo in condizioni peggiori a determinare la classificazione globale.
Sebbene ogni alterazione idromorfologica (o fisico- chimica) abbia inevitabilmente riflessi biologici più o meno evidenti, il sistema previsto dalla WFD, pur concentrandosi essenzialmente solo su questi ultimi, può rivelarsi completamente miope per due motivi:
– l’insensibilità della classificazione ad eventuali peg- gioramenti di indicatori biologici causata proprio dal
NARDINI et al. - Limiti della WFD: la proposta FLEA 5
Lavori originali
criterio OO-AO. Un esempio limite può chiarire il concetto: un corso d’acqua in condizioni idromorfo- logiche e fisico-chimiche buone o elevate può rica- dere nello stato ecologico scarso anche solo perché l’ittiofauna ha subito profonde alterazioni (da pres- sione alieutica, immissione di specie aliene, ripopola- menti, ecc.). A questo punto, eventuali alterazioni morfologiche, anche drastiche, potrebbero non es- sere rilevate dal monitoraggio previsto dalla WFD perché: (a) gli elementi morfologici (compresa la vegetazione riparia, magari totalmente distrutta) non saranno monitorati (essendo lo stato “non elevato”);
(b) lo stato della fauna ittica (quindi anche lo stato ecologico) potrebbe restare nella classe scarso; (c) anche eventuali peggioramenti di altri elementi biolo- gici (es. macroinvertebrati: dallo stato elevato a quello scarso) non comporterebbero comunque un peggioramento della classificazione (per il criterio One Out-All Out). In sostanza: il corso d’acqua ha subito di fatto un forte deterioramento, ma il sistema di classificazione non lo ha rilevato, come se nulla fosse cambiato!
– gli indicatori adottati (necessariamente semplificati:
per limiti di conoscenze scientifiche, di risorse o di competenze degli addetti al monitoraggio) possono avere insufficiente sensibilità o specificità e, pertan- to, risultare inadeguati a rilevare alcuni effetti che, pure, si sono verificati. Al proposito, va osservato che gli elementi biologici più sensibili alle alterazioni idromorfologiche –vegetazione riparia e pesci (BROO-
KES, 1988; WASSON et al., 1998; CAMPBELL et al., 1972; CEMAGREF, 1983; CHANG, 1988; CORNING, 1975;
DANIELS, 1960; ICE, 2001; LACHAT, 1991; MARZOLF,
1978; WINKLEY, 1982)– non sono pienamente utiliz- zabili: la vegetazione riparia proprio in quanto non considerata dalla WFD un elemento biologico; l’ittio- fauna perché spesso già fortemente alterata dalle pratiche legate alla pesca.
Sorge anche un’osservazione semplice e forte: se un’alterazione morfologica è già evidente ad occhio nudo ed è facilmente misurabile, perché dovremmo cercare di misurarla con indicatori (biologici) indiret- ti? È ovvio che, quantomeno, si perderebbe in sensi- bilità. Per coerenza, inoltre, se davvero l’interesse ultimo fosse solo quello relativo al comparto biologi- co, la WFD non dovrebbe considerare nemmeno gli elementi fisico-chimici, inferendo il loro eventuale grado di alterazione sulla sola base delle ripercussioni sugli elementi biologici (un errore che, per fortuna, la WFD non compie o, almeno, compie solo parzial- mente)!
Purtroppo, l’esclusione sostanziale dell’idromorfo- logia dai criteri di valutazione dello stato ecologico non è affatto irrilevante, anzi è molto rischiosa, in quanto può dare forza a politiche gestionali poco rispettose dell’ambiente fluviale e alla proliferazione di quelle opere (sicurezza idraulica, navigazione, infrastrutture, idroelettrico, ecc.) che costituiscono proprio la causa principale delle alterazioni più radicali subite dai corsi d’acqua (WARD e STANFORD, 1979; LIGON et al., 1995;
PETTS e AMOROS, 1999).
Infine, notiamo che la classificazione dello stato ecologico è pure contraddittoria in quanto l’esclusione dei fattori idromorfologici determina una sovrastima del valore ecologico del sistema, mentre l’adozione del principio OO-AO ne determina una netta sottostima. Il Fig. 1. Col sistema di classificazione della WFD, per la mancata considerazione degli elementi idromorfologici (tra i quali la WFD pone anche la vegetazione riparia), un corso d’acqua in stato ecologico buono (foto a sinistra), pur sottoposto ad un rilevante deterioramento (simulazione grafica a destra), può mantenere la classificazione buono, nonostante l’evidente alterazione di una sponda, della fascia di vegetazione riparia, della piana inondabile e, conseguentemente, dei processi fluviali.
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metodo di aggregazione OO-AO incrementa inoltre significativamente il rischio di errata classificazione.
Infatti, poiché anche un singolo attributo è in grado di cambiare l’intera classificazione, maggiore è il numero di attributi adottati, maggiore sarà la probabilità che l’intera classificazione dello stato ecologico sia errata, e ciò in maniera asimmetrica, cioè verso lo stato peggiore ( IRVINE, 2004; UKTAG, 2007).
L’esclusione dei criteri idromorfologici dalla WFD può anche creare problemi di armonizzazione con la Direttiva Alluvioni (Flood Directive, Dir. 2007/60/CE), mentre è proprio l’integrazione tra WFD e FD che offre l’opportunità di adottare su larga scala un nuovo approccio che sfrutti le reciproche sinergie tra diretti- ve e ne eviti gli antagonismi. In particolare, la riduzione del rischio idraulico potrebbe essere conseguita resti- tuendo ai fiumi (ovunque possibile) ampi spazi inonda- bili per laminare le piene, invertendo la tendenza alla canalizzazione e ottenendo, nel contempo, un notevole miglioramento dello stato ecologico; per la prima volta, insomma, potrebbe essere applicata la strategia di per- seguire una maggiore sicurezza assecondando i pro- cessi naturali. Va osservato che questo approccio, rallentando i deflussi e favorendo la ricarica delle falde, contribuirebbe anche a ridurre le crisi idriche, uno spettro che minaccia il futuro dell’approvvigionamen- to idrico, soprattutto nei paesi dell’Europa meridionale.
Tuttavia queste opportunità di politica lungimirante sono minate alla base proprio dall’insufficiente consi- derazione degli elementi idromorfologici nel sistema WFD di classificazione dello stato ecologico. La sua scarsa sensibilità alle variazioni idromorfologiche rap- presenta, infatti, un disincentivo per gli Stati membri, in quanto gli effettivi miglioramenti ecologici non sa- rebbero compiutamente registrati; inversamente, pro- grammi tradizionali di interventi artificializzanti, rischie- rebbero di non subire alcun disincentivo.
Inoltre, poiché i criteri di designazione dei corpi idrici fortemente modificati (HMWB) (CIS-WFD, 2003b; HANSEN et al., 2002) sono di tipo economico (WFD, art. 4, c. 3), è forte la tentazione di designare HMWB molti fiumi (oggi lontani dalle loro condizioni di riferimento a causa delle opere idrauliche realizzate nei secoli), ripiegando sull’obiettivo meno stringente (e meno costoso) del buon “potenziale” ecologico. Se, invece, fosse adeguatamente riconosciuto il migliora- mento dello stato ecologico (e i conseguenti servizi ambientali, in particolare la riduzione del rischio idrau- lico) derivante da una politica di miglioramento dello stato ecologico per la protezione dalle inondazioni, i costi per il raggiungimento dello stato buono potrebbe- ro risultare non più sproporzionati e il corpo idrico potrebbe non essere designato come HMWB e conse- guire un maggior miglioramento ecologico.
LE POSSIBILI SOLUZIONI
I limiti della WFD e le disarmonie con la FD posso- no essere superati, da un lato, migliorando il sistema di classificazione dello stato ecologico e, dall’altro, intro- ducendo la valutazione di “convenienza” (economica e sociale) delle misure di intervento.
Il primo aspetto richiede di introdurre gli elementi idromorfologici anche nella valutazione delle classi di stato ecologico buono o inferiore. Il secondo richiede un cambiamento culturale più profondo: concepire – come suggerito anche dall’art. 9 della FD– il “Piano di Gestione” dei distretti idrografici come strumento che integri le misure per il raggiungimento degli obiettivi di qualità del corpo idrico (WFD) con quelle per la difesa dal rischio idrogeologico e alluvionale (FD).
Il sistema di classificazione dello stato ecologico può essere migliorato:
– introducendo sempre alcuni attributi (in parte già previsti nella WFD) capaci di rilevare chiaramente e facilmente l’assetto idromorfologico generale;
– valutando ciascuno dei tre elementi di qualità (biolo- gica, fisico-chimica, idromorfologica), sulla base dell’entità dello scostamento dalle rispettive condi- zioni di riferimento, in modo da produrre una classi- ficazione dello stato (sulle cinque classi, da elevato a cattivo) di ognuno dei tre elementi;
– sostituendo il criterio del caso peggiore con uno di compensazione sia nell’aggregazione dei singoli attri- buti all’interno di ogni elemento di qualità, sia nell’ag- gregazione tra elementi (si veda, più avanti, il para- grafo “aggregazione dell’informazione”). Per que- st’ultima, in particolare, si possono ponderare i tre elementi di qualità attribuendo loro un peso relativo commisurato alla rispettiva importanza ecologica (tramite la funzione di valore, come discusso nel seguito). È in questa fase che potrebbe più corretta- mente essere introdotta l’esplicita volontà politica della WFD di attribuire un peso maggiore alla qualità biologica.
Fermo restando il rispetto degli obblighi previsti dalla WFD (in particolare il raggiungimento dello stato ecologico buono entro il 2015), per la valutazione di convenienza sociale dei piani di gestione integrati (WFD e FD) e dei relativi programmi di misure si dovrebbe, a nostro avviso, adottare un approccio multicriterio (KE-
ENEY e RAIFFA, 1976; GOICOECHEA et al., 1982; JANS-
SEN, 1992) che consideri almeno: lo stato di salute dell’ecosistema (obiettivo ambientale), il rischio idrau- lico (obiettivo sicurezza), i costi (obiettivo economico), sulla base delle “preferenze sociali”. Se in tal modo i programmi di misure risultassero “convenienti”, o più propriamente “socialmente desiderati”, allora il corpo idrico non sarà più designato come HMWB e ci si porrà l’obiettivo del buono stato ecologico, altrimenti
NARDINI et al. - Limiti della WFD: la proposta FLEA 7
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si ripiegherà sull’obiettivo del buon potenziale ecologi- co.Più in generale, la collettività (portatori di interesse, gente comune e decisori) potrà così decidere eventual- mente di allocare maggiori investimenti per migliorare lo stato ecologico anche di corpi idrici che, nella visione parziale WFD sarebbero ora classificati HMWB, ottenendo in cambio altri benefici (quali, in particolare, più sicurezza).
Viene di seguito presentato uno schema di classifi- cazione dello stato ecologico dei corsi d’acqua, deno- minato FLuvial Ecosystem Assessment (FLEA) (CIRF, 2006), che consente di superare i limiti della WFD sopra illustrati. Si sottolinea che si tratta di uno stimolo alla discussione, piuttosto che di un pacchetto comple- tamente definito, e in quanto tale lo caratterizzano flessibilità e apertura ad adattamenti specifici.
La proposta si articola sul concetto di albero dei valori (WEBLER et al., 1995; KEENEY, 1992), cioè una struttura logica, espressa in forma grafica, che orga- nizza tutti i punti di vista (attributi) considerati rilevanti per valutare un certo oggetto (in questo caso lo stato ecologico).
Dopo una breve descrizione degli attributi proposti, si discute la necessità che, nell’aggregazione degli attributi in un singolo giudizio di valore (indice), sia adottato un approccio che superi i limiti del principio OO-AO previsto dalla WFD, lasciando un certo grado di compensabilità tra gli attributi.
La proposta FLEA e i suoi attributi
Il criterio di fondo adottato per valutare lo stato ecologico di un corso d’acqua è quello –coerentemen- te con la WFD– della sua integrità ecologica (KARR e DUDLEY, 1981; KARR, 1993; KARR e CHU, 1995) o, in termini forse più intuitivi, della sua salute (SCHNEIDERS
et al., 1993; IMHOF et al., 1996), che costituisce una misura della vicinanza alle sue condizioni di riferimen- to, ovvero alle condizioni in cui si troverebbe lo stesso corso d’acqua in assenza di impatti antropici.
L’individuazione delle condizioni di riferimento – idromorfologiche, fisico-chimiche e biologiche– spe- cifiche di ogni tipologia fluviale è una delle sfide più ardue, il cui approfondimento esula dagli scopi del presente articolo. Va tuttavia osservato che la proposta metodologica FLEA resta valida ed applicabile anche nel caso di scelte diverse per le condizioni di riferimen- to (approccio storico, statistico, modellistico, giudizio esperto, ecc.) (CIS-WFD, 2003e, HAWKINS et al., 2000;
SIMPSON e NORRIS, 2000; KELLY-QUINN et al., 2004).
Lo schema FLEA (Fig. 2) è abbastanza simile a quanto già proposto, ad esempio, nella versione finale di CIS-WFD, 2003 (Guidance on Monitoring for the Water Framework Directive); tuttavia, oltre a variazio-
ni minori, include ulteriori sub-attributi chiave:
– continuità laterale, che esprime quanto sia presente la naturale dinamica di inondazione (di grande impor- tanza per la vegetazione e la fauna, l’esplicarsi dei naturali cicli dei nutrienti, il rinnovamento delle forme del corso d’acqua e del corridoio fluviale, oltre che per l’attenuazione dei picchi di piena e la ricarica degli acquiferi) (JUNK, 1999; JUNK et al., 1989; JUNK e WANTZEN, 2004);
– equilibrio geomorfologico e spazio di libertà, trattati nel seguito;
– vegetazione riparia, che nella WFD è “declassata” al ruolo di elemento idromorfologico “a sostegno” degli elementi biologici, mentre –in quanto componente vivente essenziale del sistema fluviale– merita il pieno riconoscimento di elemento di qualità biologica (al pari delle macrofite acquatiche e del fitobentos).
Basti ricordarne l’elevata diversità in specie legata alla collocazione ecotonale (GREGORY et al., 1991; NAI-
MAN et al., 1993, POLLOCK et al., 1998), l’intensa produttività (NANSON e BEACH, 1977; WALKER et al., 1986; JOHNSON, 1994), l’importanza strategica per la conservazione della natura (KALLIOLA e PUHAKKA, 1988) e i ruoli di: serbatoio per la dispersione delle specie; fonte di detrito organico fine (TABACCHI et al., 1998) e di grossi detriti legnosi (LWD) che diversi- ficano gli habitat (BEECHIE e SIBLEY, 1997; KONDOLF et al., 1987) e forniscono rifugi per la fauna (RAEDEKE, 1988); controllo dell’inquinamento diffuso veicolato dal ruscellamento superficiale e sub-superficiale pro- veniente dal territorio circostante (HAYCOCK et al., 1993 e 1997); regolazione della temperatura dell’ac- qua (NAIMAN et al., 1993; MALANSON, 1993; POLLOCK et al., 1998).
L’ultima colonna dello schema FLEA riporta, a titolo di esempio, un elenco di possibili indicatori. È tuttavia altamente auspicabile che la scelta degli indica- tori scaturisca da un confronto scientifico a livello quantomeno nazionale, per ogni scala ed ogni tipologia fluviale (si vedano le considerazioni a chiusura del paragrafo “aggregazione dell’informazione”). Va pre- cisato che in FLEA tutti gli attributi vanno espressi come grado di vicinanza alle proprie condizioni di riferimento e gli indici da utilizzare per ogni attributo assumono alla fine un valore definito nell’intervallo tra massima lontananza (0) e coincidenza (1).
Solo diagnosi o anche prognosi?
A rigore, per classificare lo stato ecologico attuale, come richiesto dalla WFD, sono necessari e sufficienti attributi di stato. In FLEA, invece, tra gli elementi morfologici, si è preferito includere alcuni attributi che incorporano –almeno in parte– anche le tendenze evo- lutive dell’alveo. Sono così stati introdotti:
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Fig. 2. L’albero dei valori di FLEA. Il valore del tronco principale (stato ecologico) risulta dall’aggregazione dei valori dei tre rami principali (qualità fisico-chimica, biologica e idromorfologica), ciascuno dei quali aggrega il valore dei rami di secondo ordine, e così via fino agli indicatori finali (le foglie dell’albero).
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Lavori originali
– l’equilibrio geomorfologico, che esprime quanto la dinamica geomorfologica dell’alveo si discosti da quella che avrebbe in condizioni non o scarsamente antropizzate. Si noti che l’equilibrio geomorfologico, oltre all’importanza intrinseca, può anche fungere da proxy di altri attributi, in particolare di quelli legati alle condizioni morfologiche (il cui mantenimento nel tempo è garantito solo da condizioni di equilibrio dinamico);
– lo spazio di libertà (MALAVOI et al., 1998; CIRF, 2006; RINALDI, 2006; RINALDI e SIMONCINI, 2006), che esprime quanto dello spazio che il corso d’acqua avrebbe naturalmente sia ancora a disposizione per la libera evoluzione morfologica dell’alveo (ovvero non sia limitato da difese spondali, pennelli, argini, ecc., né occupato da insediamenti). Riveste dunque un’im- portanza centrale, in quanto prerequisito per il libero esplicarsi (anche futuro) dei processi fluviali (in primis la divagazione dell’alveo). Si noti tuttavia che, più che misurare lo stato attuale, è un predittore dello stato futuro.
Indicatori e scale: standardizzazione e flessibilità Ogni attributo di livello più basso nello schema di valutazione (foglia dell’albero dei valori) deve essere misurato da uno specifico indicatore. Fermo restando l’obiettivo di utilizzare lo stesso indicatore per tutte le tipologie fluviali o, almeno, per tutti i corsi d’acqua appartenenti alla stessa tipologia, va preso atto che spesso, la possibilità di utilizzare gli indicatori più
“desiderabili” è preclusa da dati insufficienti, o dispo- nibili solo ad una certa scala di analisi (ad es. regionale, ma non locale).
È pertanto opportuno prevedere la possibilità di misurare un dato attributo a varie scale di analisi, da bacino a tratto e persino locale, nonché per diverse disponibilità di dati. Spesso, infatti, un’analisi di area vasta con indicatori definiti su variabili grossolane dà informazioni più utili rispetto ad un’analisi di estremo dettaglio eseguita –per necessità– su brevi tratti. Ma quando per un dato tratto fluviale siano disponibili dati di dettaglio è utile sfruttarli per ricavare lo stesso attributo con maggior affidabilità.
La sfida, in definitiva, è utilizzare un sistema flessi- bile che permetta di valutare lo stesso attributo sia con indicatori grossolani (a scala di bacino o di tratto) sia con un set di indicatori più specifici (alla scala locale).
Un esempio tipico riguarda la vegetazione: alla scala di bacino se ne può misurare tramite telerilevamento almeno l’ampiezza e la copertura, mentre a scala locale l’informazione può essere integrata da composizione in specie, autoctonia e struttura. È dunque indubbia l’utilità di un sistema di valutazione flessibile, che permetta cioè sistematicamente di mappare l’intera
asta fluviale con dati grossolani e di integrare/aggior- nare via via l’informazione nei tratti ove si rendano disponibili dati di maggior dettaglio.
In conclusione, poiché un monitoraggio basato inte- ramente sul lavoro di campo permette –per limitatezza di risorse– di ricavare solo dati spazialmente puntuali e, soprattutto, intrinsecamente non rappresentativi (al- meno per gli elementi idromorfologici: cfr. Fig. 5), è preferibile utilizzarlo –quando possibile– come integra- tivo di dati acquisiti mediante telerilevamento, più gros- solani ma estesi all’intera asta fluviale.
Aggregazione dell’informazione:
la Funzione di Valore
Ogni analisi dell’ecosistema fluviale richiede, alla fine, di essere condensata in un’informazione sintetica sullo stato dei tratti di ogni corso d’acqua e dei diversi corsi d’acqua di un distretto, da utilizzare operativa- mente per prendere decisioni. A questo fine è impor- tante sapere anche quali siano gli attributi responsabili dell’eventuale perdita di integrità ecologica (in base ai quali monitorare i corsi d’acqua per verificarne varia- zioni nel tempo). Servono quindi criteri e strumenti di aggregazione degli indicatori in livelli di informazione sintetica (ovvero in indici di valutazione) che dovreb- bero, comunque, essere sempre accompagnati dai dati originali per evitare ogni possibile distorsione o perdita di informazione (EISEL e GAUDETT, 1974; ELLIOTT, 1981).
Indicatori: misura e valutazione
Per costruire un indice di sintesi in generale vanno separate chiaramente:
– la fase descrittiva che consiste nella scelta degli attributi e dei relativi indicatori e nella loro misura, sia nelle condizioni di riferimento, che in quelle conside- rate (tipicamente le attuali, oppure quelle relative ad una ipotetica situazione futura);
– la fase di valutazione vera e propria, in cui si misura la vicinanza tra i due stati considerati attraverso i corrispettivi valori di ogni indicatore e si aggregano i diversi attributi assegnando loro un dato giudizio di importanza relativa.
Il primo passo dovrebbe essere il più possibile og- gettivo (misura di variabili rappresentative degli ele- menti di qualità attraverso appropriati indicatori, piut- tosto che attribuzione di punteggi basati sul giudizio dell’operatore), mentre il secondo include necessaria- mente un giudizio di valore, che deve però essere reso esplicito e formalizzato; questo è possibile, come spie- gato di seguito, tramite l’uso di una Funzione di Valo- re (NARDINI, 2005).
Si noti che queste considerazioni sono del tutto generali e quindi indipendenti dal particolare albero dei
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valori adottato e addirittura prescindono dall’oggetto di interesse, in questo caso l’ecosistema, valendo anche in qualsiasi altro contesto.
Indicatori: aggregazione e Funzione di Valore La procedura di aggregazione può avvenire in base a criteri di tipo diverso; schematizzando, vi sono almeno due possibilità:
– caso peggiore: lo stato dell’elemento in peggiori condizioni viene attribuito allo stato ecologico com- plessivo (come se tutti gli elementi fossero in tali condizioni);
– compensazione: lo stato di elementi in cattive condi- zioni può essere compensato da altri in migliori condizioni; lo stato ecologico risulta da una loro ponderazione, attraverso un algoritmo chiaro e fun- zionale.
La WFD, come già descritto, sceglie il primo crite- rio (OO-AO) e non è pertanto in grado di distinguere adeguatamente situazioni diverse; in altre parole, sof- fre di incoerenza interna (NARDINI, 2004), come mo-
strato nell’esempio della figura 3. Il criterio di com- pensazione previsto dal giudizio integrato ponderato, invece, oltre a permettere la coerenza interna, è anche la sede opportuna per dare adeguata forma matematica alla scelta della WFD di attribuire un peso maggiore agli elementi di qualità biologica.
Un valido strumento utilizzabile, sia per assicurare un’aggregazione internamente coerente che per for- malizzare i giudizi di valore relativi ad ogni indicatore, garantendone la ripetibilità, è la Funzione di Valore (Value Function, di seguito abbreviata FV), uno stru- mento sviluppato per rappresentare matematicamente le preferenze umane (KEENEY e RAIFFA, 1976; KEENEY, 1992).
È utile ricordare che una FV –denotata qui con v(z)– può essere scalare (funzione di una singola variabile), o multi-attributo (funzione di più variabili);
in entrambi i casi le sue proprietà principali sono le seguenti (denotando con situazione una condizione fisica a cui è associato un valore per ognuno degli indicatori considerati):
Fig. 3. Mancanza di coerenza interna. Confronto fra tre diversi criteri di classificazione dello stato ecologico. Il criterio della WFD (a sinistra) è incoerente perché –basandosi sul principio del caso peggiore– fornisce lo stesso valore (5) e giudizio (cattivo) sia per la situazione illustrata, sia per altre situazioni che sono invece indubitabilmente migliori (ad es. elementi fisico-chimici in classe e= elevata o b= buona) o peggiori (ad es. elementi idromorfologici in classe i= inferiore). Al centro: col criterio di giudizio mediato, ciascuno dei tre elementi è suddiviso in 5 classi di ugual peso (pari ad un terzo); la loro media risulta 3 (stato ecologico sufficiente); ogni variazione degli elementi fisico-chimici e idromorfologici non viene ignorata, ma si riflette sul giudizio finale. Questo criterio è internamente coerente solo se i tre elementi considerati hanno effettivamente la stessa importanza ecologica. A destra: col criterio ponderato, ad ogni elemento viene attribuito un peso commisurato alla sua importanza ecologica (nell’esempio 0,5 per gli elementi biologici, 0,3 per quelli fisico-chimici e 0,2 per quelli idromorfologici); lo stato ecologico ricade nella classe 4 (scarso). Questo criterio assicura la coerenza interna poiché, al variare dei valori dell’indice, varia proporzionalmente lo stato ecologico.
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Lavori originali
– se la situazione A è preferita alla situazione B, allora v(A) > v(B);
– se A è giudicato indifferente rispetto a B (ovvero genera la stessa soddisfazione), allora v(A) = v(B);
– se A non è preferito a B, allora v(B) ≥ v(A).
Inoltre, uguali incrementi del valore numerico di FV implicano uguali incrementi di soddisfazione.
Una FV scalare, cioè funzione di un solo indicatore d, è una curva nel piano (d,v) che traduce ogni valore possibile dell’indicatore in un giudizio che spazia tra il caso migliore (1) e il peggiore (0) su una scala in cui ogni incremento della v corrisponde a un medesimo incremento di soddisfazione. Tale funzione può avere forme molto diverse: per es. lineare crescente, come nel caso di un indicatore di reddito (quanto più elevato, meglio è); o decrescente asintotica, come nel caso di un indicatore di concentrazione salina nell’acqua irri- gua (per concentrazioni abbastanza elevate, ogni in- cremento di salinità peggiora sempre meno, avendo già praticamente danneggiato la pianta); o tipo a campana (come per il pH di un suolo che è migliore per valori più vicini al pH neutro, lontano dagli estremi acido e basico).
Quando l’applicazione è relativa alla valutazione del- lo stato ecologico, la situazione migliore, per cui la FV assume il valore massimo (normalmente 1), corrispon- de alle condizioni di riferimento; nella situazione peggio- re la FV assume il valore minimo (normalmente 0).
Più in generale, una FV è funzione di molti indicatori e la sua virtù è proprio quella di aggregarli in modo coerente. La struttura più semplice della VF è quella additiva, che assume la possibilità di compensare il peggioramento di un attributo con il miglioramento di altri, attraverso un tasso di sostituzione costante (il peso). In sostanza è una semplice somma dei sub- indici costituiti ciascuno da una FV scalare (una per ogni indicatore foglia), pesata con pesi costanti. Per la struttura ad albero FLEA (Fig. 2) occorre assegnare un peso ad ogni subindice dello stato ecologico (qualità fisico-chimica, qualità biologica, qualità idromorfolo- gica), commisurato alla rispettiva importanza ecologi- ca (e tali che la loro somma sia unitaria: cfr. Fig. 3); la stessa operazione va compiuta per tutti i sottoattributi di ciascun subindice. Un esempio che mostra grafica- mente la linearità e semplicità di questo procedimento, solo apparentemente complesso, è illustrato in Fig. 4.
In ogni caso, per stabilire l’importanza relativa dei diversi attributi, si devono interpellare gli esperti di settore (e, più in generale, il gruppo sociale i cui interessi in gioco si vedono riflessi nell’indice che si sta costruendo).
Per ridurre al minimo la soggettività in questa delicata fase di aggregazione, è auspicabile –analoga- mente al processo di scelta degli attributi foglia e
indicatori sopra citato– una procedura strutturata di consultazione di un folto gruppo di esperti di varie discipline, ad es. secondo il metodo Delphi (ADLER e ZIGLIO, 1996).
Qualche nota sul processo di implementazione della WFD in Europa e in Italia
Nel processo di implementazione, la WFD richiede che gli Stati membri (1) definiscano le condizioni di riferimento, (2) identifichino e descrivano lo stato attuale e (3) valutino (classifichino) per tutti i corsi d’acqua lo stato attuale in relazione alle condizioni di riferimento. Tuttavia, nel testo non sono stati previsti standard di valutazione a scala europea, lasciando spa- zio alla definizione di metodi nazionali (pur richieden- done l’intercalibrazione). Sono pertanto stati attivati gruppi di lavoro europei, che hanno sviluppato nume- rose linee guida con lo scopo di supportare gli Stati membri nell’applicazione della Direttiva (CIS-WFD, 2003a-f, 2005).
Metodi di valutazione (assessment) dello stato del- l’ecosistema fluviale sono stati introdotti con successo in diversi Paesi europei, ad esempio Austria (MUHAR e JUNGWIRTH 1998; CHOVANEC et al., 2000; MUHAR e SCHWARZ, 2000; MUHAR et al., 2000 ), Francia (AGEN-
CE DE L’EAU RHIN-MEUSE, 1996, AGENCE DE L’EAU, 1998), Gran Bretagna (RAVEN et al., 1997, 1998a, 1998b; EA, 1998; FOX et al., 1998; HARPER ed EVE-
RARD, 1998; NEWSON et al., 1998; WILKINSON et al., 1998) e Germania (LUA NRW, 1998; KAMP et al.
2004 e 2007; LUA BB, 2002; LAWA, 2002).
L’esame della letteratura mostra però come siano ben pochi gli schemi concettuali strutturati come FLEA che, considerando esplicitamente tutti gli elementi di qualità richiesti dalla WFD (chimico-fisici, idromorfo- logici e biologici), si prestano ad una valutazione piena- mente integrata dello stato ecologico. Infatti, mentre la valutazione della qualità chimica e biologica è una procedura consolidata in molte nazioni, quella della qualità idromorfologica è un’acquisizione relativamen- te recente nel panorama europeo. Limitandosi a que- st’ultimo aspetto, sono state sviluppate diverse meto- dologie nazionali di monitoraggio, che contengono dif- ferenze nell’approccio e nelle filosofie di fondo (es.
SRQMP: AGENCE DE L’EAU, 1998; RHS: EA, 1998;
OVS e OSS: LUA NRW, 1998 e 2001; LAWA, 1999, 2000a, b).
RAVEN et al. (2002), confrontando i metodi di valu- tazione utilizzati in Francia, Germania e Gran Bretagna, testandoli in fiumi francesi, concludono che, sebbene il tipo di caratteristiche e variabili registrate dai tre metodi siano analoghe, le differenze nella strategia di monitoraggio, nelle procedure di raccolta dati e nelle analisi effettuate conducono ad una diversa classifica-
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Fig. 4. Esempio del sistema di aggregazione ponderata previsto da FLEA. Sono riportati, a scopo dimostrativo, solo i 3 sub-indici di primo livello dello stato ecologico e i 4 sub-indici della qualità biologica (per la struttura completa si confronti con l’albero dei valori di Fig.
2). Si noti che il valore massimo di ogni indice (somma dei pesi dei suoi sub-indici) corrisponde alle proprie condizioni di riferimento ed è sempre pari all’unità. La colonna v.i. (valore indice) riporta i valori effettivi di ogni attributo; ad es., il valore dell’indice macroinvertebrati si ottiene da: (0,50·0,66)+(0,75·0,33)=0,577. L’esempio è plausibile, ma ipotetico, così come i pesi di ogni sub-indice sono riportati a puro titolo di esempio. Le celle v.i., oltre al valore numerico, riportano il colore convenzionale delle 5 classi di qualità, da 0 (rosso=cattivo) ad 1 (azzurro=elevato).
zione finale. Tuttavia gli autori ne sottolineano la possi- bilità, potenzialmente elevata, di armonizzazione per future campagne di monitoraggio a scala europea, o per la comparabilità nell’ambito dell’implementazione della WFD.
Lo schema concettuale più vicino a FLEA –anche se sviluppato nell’ambito delle decision analysis tech- niques finalizzate alla river rehabilitation– è quello dello Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology - EAWAG (REICHERT et al. 2005, SCHWEI-
ZER et al., 2007). In questa metodologia la componen- te geomorfologica viene tenuta in considerazione nella valutazione dello stato ecologico ed è stato sviluppato anche un insieme di algoritmi predittivi. Nonostante il suo elevato valore scientifico, il livello di dettaglio dei dati richiesto dagli indicatori proposti ne rende difficile un’implementazione a scala di bacino appropriata alle esigenze di monitoraggio (operativo o di sorveglianza) richiesto dalla WFD. Questo limite è comune a molti degli indicatori proposti sopra citati (in particolare a quelli basati sul River Habitat Survey), al contrario
della proposta FLEA, della quale va sottolineata la flessibilità ad accogliere indicatori a grande scala con dati acquisiti mediante telerilevamento.
L’Italia, in notevole ritardo nell’applicazione della WFD, non ha ancora scelto tutti i protocolli di monito- raggio, né gli indicatori da utilizzare per la classifica- zione dello stato ecologico. In questa sede ci si limita a segnalare due orientamenti piuttosto rischiosi.
Per il monitoraggio degli elementi di qualità idro- morfologici l’Italia sta considerando il protocollo di rilevamento CARAVAGGIO (BUFFAGNI et al., 2005), derivato dal RHS. Se confermata, si tratterebbe di una scelta poco felice, in quanto:
– richiederebbe un rilevamento sul campo di estremo dettaglio, molto impegnativo, con costi e tempi proibitivi per un rilevamento esteso all’intera asta fluviale e per il suo periodico aggiornamento;
– ciò costringerebbe ad applicarlo solo su brevi tratti
“rappresentativi”, il cui carattere illusorio è eviden- ziato nella figura 5;
– concentrando l’attenzione su elementi “microscopi-
